糖化學(xué)和糖代謝

關(guān)于糖化學(xué)和糖代謝2重點：1.血糖的來源和去路2.糖酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途徑，主要過程、生理意義3.糖原合成、分解途徑4.糖異生途徑、乳酸循環(huán)第2頁,共154頁，2024年2月25日，星期天3難點：1.糖代謝途徑之間相互的聯(lián)系2.葡萄糖-6-磷酸代謝的平衡方向3.糖酵解與糖有氧之化的區(qū)別4.能量（ATP）計算第3頁,共154頁，2024年2月25日，星期天4糖類物質(zhì)是地球上數(shù)量最多的一類有機(jī)化合物，廣泛存在于生物界，特別是植物界。動物體內(nèi)糖的含量雖然不多，卻是生命活動所需能量的主要來源。地球上糖類物質(zhì)的根本來源是綠色植物細(xì)胞進(jìn)行的光合作用。第4頁,共154頁，2024年2月25日，星期天5一、糖的元素組成與分類例外：鼠李糖C6H12O5

脫氧核糖C5H10O4

H:O2:1？甲醛C1(H2O)1、乙酸C2(H2O)2、乳酸C3(H2O)3H:O=2:1,但均為非糖物質(zhì)（一）糖＝碳水化合物Cn(H2O)n

H:O=2:1第一節(jié)糖的化學(xué)第5頁,共154頁，2024年2月25日，星期天6糖類是多羥醛、多羥酮或其衍生物，或水解時能產(chǎn)生這些化合物的物質(zhì)。

由于習(xí)慣很多地方仍用“碳水化合物”一詞糖的定義：根據(jù)糖類的化學(xué)本質(zhì)可給其以下定義：第6頁,共154頁，2024年2月25日，星期天7（二）分布

植物約占干重的80％

動物2％

微生物10－30％第7頁,共154頁，2024年2月25日，星期天8（三）、糖的分類根據(jù)聚合度分類：（1）單糖：不能被水解成更小分子的糖類

醛糖

酮糖丙糖

甘油醛

二羥丙酮丁糖

赤蘚糖

赤蘚酮糖戊糖

脫氧核糖、核糖己糖

葡萄糖、半乳糖、甘露糖果糖庚糖

景天庚糖第8頁,共154頁，2024年2月25日，星期天9醛糖酮糖第9頁,共154頁，2024年2月25日，星期天10（2）寡糖：能被水解成少數(shù)單糖分子的糖類。二糖（蔗糖、麥芽糖、乳糖）三糖（棉子糖）四糖、五糖、六糖等第10頁,共154頁，2024年2月25日，星期天11（3）多糖：水解產(chǎn)生20個以上單糖分子的糖類。同多糖：水解只產(chǎn)生一種單糖或單糖衍生物。如糖原、淀粉、纖維素等。雜多糖：水解產(chǎn)生一種以上的單糖或/和單糖衍生物。如透明質(zhì)酸、半纖維素等。復(fù)合糖：與非糖物質(zhì)共價結(jié)合形成的結(jié)合物。如糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等。第11頁,共154頁，2024年2月25日，星期天12手性分子非手性分子二、單糖的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)第12頁,共154頁，2024年2月25日，星期天13

不對稱碳原子：指與四個不同的原子或原子基團(tuán)以共價鍵連接并因而失去對稱性的四面體碳，也稱手性碳原子。用C*表示第13頁,共154頁，2024年2月25日，星期天14不對稱碳原子與旋光異構(gòu)體：分子中有一個不對稱碳原子就有兩個旋光異構(gòu)體，如甘油醛；有兩個不對稱碳原子就有四個旋光異構(gòu)體，如赤蘚糖，即分子中有n個不對稱碳原子就有2n個旋光異構(gòu)體。兩種旋光異構(gòu)體互稱對映體，具程度相同、方向相反的旋光性，具不同的生物活性，其他物理化學(xué)性質(zhì)相同。第14頁,共154頁，2024年2月25日，星期天15（一）主要單糖的結(jié)構(gòu)1.葡萄糖的結(jié)構(gòu)式單糖的構(gòu)型是指分子中離羰基碳最遠(yuǎn)的那個手性碳原子的構(gòu)型。第15頁,共154頁，2024年2月25日，星期天162.其他單糖的結(jié)構(gòu)式吡喃糖和呋喃糖第16頁,共154頁，2024年2月25日，星期天17（二）單糖的主要化學(xué)性質(zhì)1、單糖的氧化（a)氧化成糖酸：醛糖的醛基有很好的還原性，與氧化劑反壓生成羧基的產(chǎn)物。能使氧化劑還原的糖稱為還原糖,所有的醛糖都是還原糖,能異構(gòu)化為醛糖的酮糖如:果糖,也是還原糖。第17頁,共154頁，2024年2月25日，星期天18（b)氧化成糖二酸

在較強(qiáng)的氧化劑（如在熱稀硝酸中）的作用下，醛糖的醛基和伯醇基都被氧化成羧基的產(chǎn)物。溴水溶液（pH6）專一性氧化醛糖成醛糖酸而不作用于酮糖。第18頁,共154頁，2024年2月25日，星期天19（c）氧化成糖醛酸

在特定的條件下，如在機(jī)體內(nèi)，以NADH或NADPH為供氫體，特異的脫氫酶能只氧化伯醇基而保留醛基，催化糖醛酸的合成。第19頁,共154頁，2024年2月25日，星期天20葡萄糖酸和葡萄糖醛酸都是機(jī)體的代謝中間物，葡萄糖酸鈣在醫(yī)藥上用于消除過敏，補(bǔ)充鈣質(zhì)；葡萄糖醛酸具有解毒作用，能與進(jìn)入體內(nèi)的或代謝產(chǎn)生的含羥基的有害化合物結(jié)合，形成葡萄糖醛酸的糖苷隨尿排出。由山梨醇制得的一種重要的糖酸抗壞血酸－－Vc，是人類必需的維生素，廣泛存在于植物和某些動物體內(nèi)。第20頁,共154頁，2024年2月25日，星期天212、單糖的還原單糖具有游離的羰基故易被還原成多羥基醇（糖醇）。如醛糖的還原第21頁,共154頁，2024年2月25日，星期天223、形成糖酯單糖為多元醇，與酰氯或酸酐在堿催化下，所有的羥基都被酯化,與酸作用生成酯。生物學(xué)上較重要的酯是磷酸酯，它們代表了糖的代謝活性形式，糖代謝的中間產(chǎn)物。第22頁,共154頁，2024年2月25日，星期天23單糖磷酸酯：單糖磷酸酯廣泛存在于各種細(xì)胞里，并參與各種代謝

如:第23頁,共154頁，2024年2月25日，星期天244、形成糖苷（1）概念：環(huán)狀單糖的半縮醛或半縮酮羥基與其他含羥基化合物發(fā)生縮合形成的縮醛或縮酮稱為糖苷。糖苷是多種中藥的有效成分，如苦杏仁苷，強(qiáng)心苷D-葡萄糖+HOCH3→甲基-D-葡萄糖糖基：糖苷分子中提供半縮醛羥基的糖部分。配基：與之縮合的另一部分（糖或其它分子）糖苷鍵：糖基與配基之間的連鍵，如常見的

O－苷、N－苷。

第24頁,共154頁，2024年2月25日，星期天25三、低聚糖1、麥芽糖（還原糖）MaltoseO-

-D-吡喃葡糖基-(14)-

-D-吡喃葡糖常見的二糖用作烘烤食品的膨松劑，冷凍食品的填充劑和穩(wěn)定劑第25頁,共154頁，2024年2月25日，星期天262、蔗糖（非還原糖）SucroseO-

-D-吡喃葡糖基-(12)-

-D-呋喃果糖苷

第26頁,共154頁，2024年2月25日，星期天273、乳糖（還原性糖）LactoseO-

-D-吡喃半乳糖基-(14)-

-D-吡喃葡糖

第27頁,共154頁，2024年2月25日，星期天28四、多糖的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)

自然界中的糖類主要以多糖形式存在，為高分子化合物。屬非還原糖，有旋光性，但無變旋現(xiàn)象，大多不溶于水，無甜味，不能結(jié)晶。多糖是由多個單糖分子縮合、脫水而成。第28頁,共154頁，2024年2月25日，星期天29根據(jù)多糖的組成單位，可分為：

1.同多糖：由一種單糖組成，常見的有淀粉、糖原、纖維素和幾丁質(zhì)2.雜多糖：由一種以上的單糖、糖衍生物或非糖物質(zhì)組成，常見的有糖胺聚糖、細(xì)菌雜多糖3.復(fù)合糖類：是糖和非糖物質(zhì)相連構(gòu)成的復(fù)合物，如糖蛋白、糖脂第29頁,共154頁，2024年2月25日，星期天30（一）、同多糖同多糖是由一種單糖縮合而成。第30頁,共154頁，2024年2月25日，星期天311、淀粉（starch）

直鏈淀粉直鏈淀粉是線形分子，麥芽糖是它的二糖單位，立體結(jié)構(gòu)為六個殘基旋轉(zhuǎn)一圈的左手螺旋。第31頁,共154頁，2024年2月25日，星期天32第32頁,共154頁，2024年2月25日，星期天33支鏈淀粉：25－30個單位一個分支點，具有多個非還原端，一個還原端。第33頁,共154頁，2024年2月25日，星期天34第34頁,共154頁，2024年2月25日，星期天35

遇碘顯色

直鏈淀粉

藍(lán)紫色支鏈淀粉紫紅色

紅色糊精

紅色

無色糊精

無色

麥芽糖

不顯色

葡萄糖

不顯色

淀粉水解（酸或淀粉酶）淀粉第35頁,共154頁，2024年2月25日，星期天362、糖原（glycogen）糖原是動物和細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)能源的一種儲存形式，其作用與淀粉在植物中的作用相同，故又稱動物淀粉，以顆粒形式存在于胞液中。根據(jù)主要的儲存場所分為肝糖原和肌糖原（量大）。糖原是人和動物餐間以及肌肉劇烈運(yùn)動時最易動用的葡萄糖貯庫。第36頁,共154頁，2024年2月25日，星期天37第37頁,共154頁，2024年2月25日，星期天38

糖原結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉很相似，糖原分支程度更高，分支鏈更短，平均8-12個殘基發(fā)生一次分支。高度分支可增加分子的溶解度，還可使更多的非還原末端同時受到降解酶（糖原磷酸化酶、

-淀粉酶）的作用，加速聚合物轉(zhuǎn)化為單體，有利于即時動用葡萄糖貯庫以供代謝的急需。糖原遇碘呈紅紫色至紅褐色第38頁,共154頁，2024年2月25日，星期天39第39頁,共154頁，2024年2月25日，星期天403、纖維素纖維素是生物圈里最豐富的有機(jī)物質(zhì)。占植物界碳素的一半以上。最純的纖維素來源是棉花，它含高于百分之九十的纖維素。纖維素是植物的結(jié)構(gòu)多糖，是細(xì)胞壁的主要成分。第40頁,共154頁，2024年2月25日，星期天41

反芻動物也不含纖維素酶，但腸道中存在的細(xì)菌產(chǎn)生纖維素酶，細(xì)菌水解纖維素產(chǎn)生的葡萄糖被動物吸收利用。小常識：

人體缺乏水解纖維素的酶，所以纖維素不能被人體消化吸收利用，但可刺激胃腸道的蠕動，利于其他食物的消化吸收及排便。

蝸牛、白蟻體內(nèi)分泌纖維素酶對木材具腐蝕作用。第41頁,共154頁，2024年2月25日，星期天424.右旋糖苷（葡聚糖）α-1，6、3、4糖苷鍵70000中分子右旋糖苷20000－40000低分子右旋糖苷10000小分子右旋糖苷作用：1）血漿代用品－分子量5－10萬的右旋糖苷

2）生化分離－－交聯(lián)葡聚糖第42頁,共154頁，2024年2月25日，星期天43五、糖蛋白和蛋白聚糖（一）糖蛋白：糖含量<蛋白含量1.糖蛋白的結(jié)構(gòu)O連接和含－OH的氨基酸以糖苷形式結(jié)合

N連接與天冬酰胺的酰胺基連接第43頁,共154頁，2024年2月25日，星期天44（二）蛋白聚糖蛋白含量<糖含量糖胺聚糖鏈共價連接于核心蛋白組成糖胺聚糖是不分枝的、呈酸性的、陰離子多糖長鏈聚合物，以氨基己糖和糖醛酸組成的二糖單位為基本單元構(gòu)成，舊稱粘多糖、氨基多糖、酸性多糖。它是動、植物，特別是高等動物結(jié)締組織中的一類結(jié)構(gòu)多糖。第44頁,共154頁，2024年2月25日，星期天45

動物結(jié)締組織、眼球玻璃體、角膜、關(guān)節(jié)液起保護(hù)作用。

D－葡萄糖醛酸和N－乙酰氨基葡萄糖以β-1，3鍵交替形成二糖單位，再以β-1，4鍵連成線性結(jié)構(gòu)。（1）透明質(zhì)酸1.重要的糖胺聚糖第45頁,共154頁，2024年2月25日，星期天46體內(nèi)最多的粘多糖，為軟骨主要成份有降血脂，緩和、抗凝作用。臨床用于冠心病和動脈粥樣硬化治療。（2）硫酸軟骨素第46頁,共154頁，2024年2月25日，星期天47（3）肝素天然的抗凝血劑，可加速血漿中三酰甘油的清除，防止血拴形成第47頁,共154頁，2024年2月25日，星期天48第二節(jié)糖的消化吸收及代謝概況第48頁,共154頁，2024年2月25日，星期天491.主要能源物質(zhì)75%/人體，總能2.具結(jié)構(gòu)功能3.提供碳源脂肪酸、非必需氨基酸的碳鏈骨架

一、糖的主要生物學(xué)作用第49頁,共154頁，2024年2月25日，星期天50二、糖的消化和吸收（一）食物中的糖類1.不可消化性糖類：纖維素、瓊脂糖、果膠、

甲殼素等

雙糖：蔗糖、乳糖、麥芽糖

多糖：淀粉（直、支）、糖原2.可消化性糖類第50頁,共154頁，2024年2月25日，星期天51（二）、糖的消化人及哺乳動物：食物（淀粉，二糖如蔗糖、麥芽糖和乳糖）口入唾液α-淀粉酶水解α-1，4糖苷鏈

(產(chǎn)物:麥芽糖,麥芽三糖,α-糊精)消化道胰液腸（主要）α-糊精酶（水解α-1，4和α-1，6糖苷鍵），麥芽糖酶，蔗糖酶，乳糖酶單糖腸粘膜細(xì)胞吸收第51頁,共154頁，2024年2月25日，星期天52

門靜脈肝靜脈Galactose小腸粘膜肝臟血液循環(huán)（血糖）Glucose上皮細(xì)胞（同化,葡萄糖）

單純擴(kuò)散

FructoseMannose(Seminose)XyluloseArabinose（三）糖的吸收吸收形式：單糖吸收方式：主動吸收、單純擴(kuò)散吸收過程：主動吸收：G-載體蛋白-Na+第52頁,共154頁，2024年2月25日，星期天53

各種單糖吸收速率有別：單糖吸收，消耗能量，需載體蛋白，需Na+，由ATP提供能量。運(yùn)輸形式：葡萄糖儲存形式：糖原第53頁,共154頁，2024年2月25日，星期天54第三節(jié)糖的氧化分解第54頁,共154頁，2024年2月25日，星期天55

三大途徑：1.糖酵解：無氧；乳酸(Lactate)，少量ATP2.有氧氧化：有氧；CO2，H2O，大量ATP3.磷酸戊糖途徑：有氧；戊糖、NADPH+H+第55頁,共154頁，2024年2月25日，星期天56葡萄糖的主要分解代謝途徑

葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖途徑糖酵解（有氧）（無氧）三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）第56頁,共154頁，2024年2月25日，星期天57動物細(xì)胞植物細(xì)胞細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)線粒體高爾基體細(xì)胞核內(nèi)質(zhì)網(wǎng)溶酶體細(xì)胞壁葉綠體有色體白色體液體晶體分泌物吞噬中心體胞飲細(xì)胞膜

丙酮酸氧化

三羧酸循環(huán)

磷酸戊糖途徑

糖酵解細(xì)胞定位第57頁,共154頁，2024年2月25日，星期天58一、糖的無氧分解——糖酵解（glycolysis）糖酵解是將葡萄糖降解為丙酮酸并伴隨著ATP生成的一系列反應(yīng)，是生物體內(nèi)普遍存在的葡萄糖降解的途徑。該途徑也稱作Embden-Meyethof-Parnas途徑，簡稱ＥＭＰ途徑。第58頁,共154頁，2024年2月25日，星期天59EMP的化學(xué)歷程

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2

1，3-二磷酸甘油酸2

3-磷酸甘油酸2

2-磷酸甘油酸2

磷酸烯醇丙酮酸2

丙酮酸第一階段第二階段第三階段葡萄糖葡萄糖的磷酸化磷酸己糖的裂解丙酮酸和ATP的生成第59頁,共154頁，2024年2月25日，星期天60（一）第一階段：葡萄糖的磷酸化

ATPADPATPADP葡萄糖激酶6-磷酸果糖激酶異構(gòu)酶第60頁,共154頁，2024年2月25日，星期天61哺乳類動物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激酶同工酶，分別稱為Ⅰ至Ⅳ型。肝細(xì)胞中存在的是Ⅳ型，稱為葡萄糖激酶，是EMP途徑的第一個限速酶。第一步和第三步反應(yīng)不可逆，耗能，由ATP提供能量和磷酸基6-磷酸果糖激酶是EMP途徑中第二個限速酶第61頁,共154頁，2024年2月25日，星期天62（二）第二階段：磷酸己糖的裂解醛縮酶異構(gòu)酶

到此1分子葡萄糖生成2分子的3-磷酸甘油醛并通過兩次磷酸化作用，消耗了2分子ATP。第62頁,共154頁，2024年2月25日，星期天63（三）第三階段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成

NAD+

NADH+H+

PiADP

ATPH2OMg或MnATPADP丙酮酸PEP丙酮酸激酶脫氫酶激酶變位酶烯醇化酶第63頁,共154頁，2024年2月25日，星期天641）3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸

磷酸根來自無機(jī)磷酸生成高能磷酸化合物1，3-二磷酸甘油酸EMP途徑中唯一的一步脫氫反應(yīng)第64頁,共154頁，2024年2月25日，星期天652）1，3－二磷酸甘油酸的高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移反應(yīng)第一次ATP的生成底物水平磷酸化第65頁,共154頁，2024年2月25日，星期天663）磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)的磷酸轉(zhuǎn)移PEP是第二個高能磷酸化合物第二次ATP的生成底物水平磷酸化第66頁,共154頁，2024年2月25日，星期天67總結(jié)：第67頁,共154頁，2024年2月25日，星期天68第68頁,共154頁，2024年2月25日，星期天69

經(jīng)過糖酵解途徑，從葡萄糖開始凈產(chǎn)生2分子ATP。Attention第69頁,共154頁，2024年2月25日，星期天70

規(guī)律：主要通過調(diào)節(jié)反應(yīng)途徑中幾種酶的活性來控制整個途徑的速度，被調(diào)節(jié)的酶多數(shù)為催化反應(yīng)歷程中不可逆反應(yīng)的酶，通過酶的變構(gòu)效應(yīng)實現(xiàn)活性的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)物多為本途的中間物中間物或與本途徑有關(guān)的代謝產(chǎn)物。三個限速酶：別構(gòu)酶第70頁,共154頁，2024年2月25日，星期天71（四）第四階段：丙酮酸的去路葡萄糖EMP

NADH+H+

NAD+CH2OHCH3乙醇

NADH+H+

NAD+CO2

乳酸COOHCH(OH)CH3乙醛CHOCH3COOHC==OCH3丙酮酸

葡萄糖的無氧分解第71頁,共154頁，2024年2月25日，星期天721.丙酮酸還原成乳酸

還原性輔酶I（NADH+H+)變成氧化型輔酶I（NAD+)，NAD+又可作為3-磷酸甘油醛脫氫酶的輔酶，接受3-磷酸甘油醛脫下的氫。第72頁,共154頁，2024年2月25日，星期天73糖酵解總方程式：葡萄糖+2H3PO4+2ADP→2乳酸+2ATP+2H2O第73頁,共154頁，2024年2月25日，星期天742.生醇發(fā)酵酵母NADH和H+也是來自于3-磷酸甘油醛脫氫反應(yīng)第74頁,共154頁，2024年2月25日，星期天75釀酒不成釀成醋

酵母體內(nèi)進(jìn)行葡萄糖的生醇發(fā)酵時，若有氧氣介入，乙醛被氧化成乙酸。CH3CHO+1/2O2CH3COOH氧氣可以看作生醇發(fā)酵的抑制劑小常識：有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象稱為巴斯德效應(yīng)。第75頁,共154頁，2024年2月25日，星期天76（五）糖酵解的生理意義1.機(jī)體在缺氧狀態(tài)下的供能方式是保證組織在氧供應(yīng)不足時提供生命活動所需能量，是一種有效的補(bǔ)充手段，特別是激烈運(yùn)動時肌肉組織的產(chǎn)能

2.特殊組織細(xì)胞的供能方式RBC（無細(xì)胞器）皮膚、睪丸、視網(wǎng)膜、惡性腫瘤

3.有氧氧化的前過程第76頁,共154頁，2024年2月25日，星期天77二、葡萄糖的有氧氧化（EMP）葡萄糖COOHC=OCH3丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰CoA三羧酸循環(huán)

NAD+

NADH+H+CO2CoASH

葡萄糖的有氧分解

丙酮酸脫氫酶系第77頁,共154頁，2024年2月25日，星期天78胞漿

G

糖原丙酮酸有氧線粒體膜乙酰輔酶A三羧酸循環(huán)CO2+H2O第78頁,共154頁，2024年2月25日，星期天79（一）糖被氧化成丙酮酸——胞漿反應(yīng)階段

與糖酵解基本相同，然后丙酮酸與3-磷酸甘油醛脫氫產(chǎn)生的NADH進(jìn)入線粒體

G2丙酮酸+2ATP+2NADH+H+（胞液）第79頁,共154頁，2024年2月25日，星期天80（二）丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶A——線粒體反應(yīng)階段此反應(yīng)在真核細(xì)胞的線粒體基質(zhì)中進(jìn)行第80頁,共154頁，2024年2月25日，星期天81丙酮酸脫氫酶系NAD++H+丙酮酸脫氫酶FAD硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶二氫硫辛酸脫氫酶CO2乙酰硫辛酸二氫硫辛酸NADH+H+TPP硫辛酸CoASHNAD+CH3-C-SCoAO第81頁,共154頁，2024年2月25日，星期天82輔助因子中含有5種B族維生素：TPP含硫胺素（VB1），CoA含遍多酸（泛酸），F(xiàn)AD含核黃素（VB2），NAD+含尼克酰胺（VPP）。若維生素缺乏會影響這一代謝過程，特別是缺VB1時，不能生成TPP，丙酮酸氧化脫羧受阻，ATP生成障礙，組織缺乏能量，大量丙酮酸和乳酸在外周組織堆積，易引起多發(fā)性神經(jīng)炎。第82頁,共154頁，2024年2月25日，星期天83（三）三羧酸循環(huán)（TCA循環(huán)、檸檬酸循環(huán)、Krebs循環(huán)）第83頁,共154頁，2024年2月25日，星期天84

OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP三羧酸循環(huán)

草酰乙酸再生階段

檸檬酸的生成階段

氧化脫羧階段檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸

－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸蘋果酸草酰乙酸酸NAD+NAD+FADNAD+第84頁,共154頁，2024年2月25日，星期天851.TCA第一階段：檸檬酸生成

H2O草酰乙酸

OCH3-C-SCoACoASHH2O檸檬酸合成酶順烏頭酸酶檸檬酸合成酶是第一個限速酶不可逆第85頁,共154頁，2024年2月25日，星期天862.TCA第二階段：氧化脫羧CO2GDP＋PiGTPNAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CoASH異檸檬酸脫氫酶CO2

－酮戊二酸脫氫酶系琥珀酸脫氫酶第86頁,共154頁，2024年2月25日，星期天871）異檸檬酸脫氫酶是第二個調(diào)節(jié)點不可逆反應(yīng)第一次脫氫脫羧異檸檬酸脫氫酶的輔酶：NAD+

僅分布于線粒體TCA循環(huán)，脫氫NADP+

線粒體、胞漿NADPH的一種來源第87頁,共154頁，2024年2月25日，星期天882）

α-酮戊二酸脫氫酶系是第三個調(diào)節(jié)點不可逆反應(yīng)第二次脫氫脫羧α-酮戊二酸脫氫酶系：

α-酮戊二酸脫氫酶硫辛酸琥珀酰轉(zhuǎn)移酶

二氫硫辛酰脫氫酶五個輔酶：

TPP、硫辛酸、CoASH、NAD+、FAD第88頁,共154頁，2024年2月25日，星期天893）琥珀酰CoA生成琥珀酸底物磷酸化生成ATP——TCA循環(huán)中唯一

GTP+ADPGDP+ATP第89頁,共154頁，2024年2月25日，星期天903.TCA第三階段：草酰乙酸再生

FADFADH2H2ONAD+NADH+H+草酰乙酸琥珀酸脫氫酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶第90頁,共154頁，2024年2月25日，星期天911）琥珀酸氧化成為延胡索酸是——第三次脫氫分布：該酶結(jié)合在線粒體內(nèi)膜上，而其他三羧酸循環(huán)的酶則都在線粒體基質(zhì)中抑制物：丙二酸是琥珀酸的類似物，是琥珀酸脫氫酶強(qiáng)有力的競爭性抑制物，可以阻斷三羧酸循環(huán)輔基：FAD琥珀酸脫氫酶：第91頁,共154頁，2024年2月25日，星期天922）蘋果酸脫氫生成草酰乙酸——第四次脫氫輔酶：NAD+接受氫成為NADH+H+第92頁,共154頁，2024年2月25日，星期天93TCA循環(huán)中能量的產(chǎn)生第93頁,共154頁，2024年2月25日，星期天944.三羧酸循環(huán)的化學(xué)計量和能量計量

a、總反應(yīng)式:

CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O

2CO2+CoASH+3NADH+3H++FADH2+GTP能量“現(xiàn)金”:1GTP

能量“支票”:3NADH

1FADH2兌換率1：39ATP兌換率1：22ATP1ATP12ATPb、三羧酸循環(huán)的能量計量第94頁,共154頁，2024年2月25日，星期天95氧化磷酸化：輔酶經(jīng)過電子傳遞系統(tǒng)的再氧化，將能量轉(zhuǎn)換成ATP。每對氫原子通過NADH呼吸鏈傳遞至氧時形成3分子ATP

每對氫原子通過FAD呼吸鏈傳遞至氧時形成2分子ATP第95頁,共154頁，2024年2月25日，星期天965.葡萄糖分解代謝過程中產(chǎn)生的總能量

能量有兩種形式：直接產(chǎn)生ATP；NADH或FADH2在線粒體呼吸鏈氧化并產(chǎn)生ATP。糖酵解：1分子葡萄糖

2分子丙酮酸，凈生成了2個ATP，同時產(chǎn)生2個NADH+H+。丙酮酸氧化脫羧：丙酮酸

乙酰CoA，生成1個NADH+H+

。三羧酸循環(huán)：乙酰CoA

CO2和H2O，產(chǎn)生一個GTP（即ATP）、3個NADH和1個FADH2。第96頁,共154頁，2024年2月25日，星期天97

6.葡萄糖完全氧化產(chǎn)生的ATP酵解階段：2ATP2

1NADH兌換率1：3(或2)2ATP2

(3ATP或2ATP)三羧酸循環(huán)：2

1GTP

2

3NADH2

1FADH22

1ATP2

9ATP2

2ATP兌換率1：3兌換率1：3丙酮酸氧化：2

1NADH兌換率1：32

3ATP總計：38ATP或36ATP

第97頁,共154頁，2024年2月25日，星期天98NADH4ATP

（2ATP/2H×2）α-磷酸甘油穿梭琥珀酸氧化呼吸鏈蘋果酸-天冬氨酸穿梭NADH氧化呼吸鏈

6ATP（3ATP/2H×2）線粒體外線粒體內(nèi)(骨骼肌,腦組織)(肝,腎,心等組織)第98頁,共154頁，2024年2月25日，星期天99（四）糖有氧氧化的生理意義（一）提供能量：人與動物供能的主要過程（二）糖的有氧代謝是體內(nèi)物質(zhì)代謝的總樞紐分解代謝：凡是能轉(zhuǎn)變成糖有氧分解代謝中間體的物質(zhì)都可進(jìn)入TCA循環(huán)→CO2+H2O合成代謝：TCA循環(huán)的部分中間體可作為脂肪酸，AA等合成的原料，如草酰乙酸，α-酮戊二酸可轉(zhuǎn)化為各種AA，乙酰-CoA是脂肪酸合成的原料。第99頁,共154頁，2024年2月25日，星期天100（五）糖有氧氧化的調(diào)節(jié)糖的有氧分解是機(jī)體獲得能量的主要方式，其速度受機(jī)體對ATP需求量的調(diào)節(jié)。

三個階段都有調(diào)節(jié)點：1）凡影響糖酵解酶系的因素也影響糖的有氧分解第100頁,共154頁，2024年2月25日，星期天101CoA、AMP、NAD+

別構(gòu)激活劑

乙酰CoA、ATP、NADH別構(gòu)抑制劑2）丙酮酸脫氫酶系的調(diào)節(jié)

別構(gòu)調(diào)節(jié)：別構(gòu)酶第101頁,共154頁，2024年2月25日，星期天1023）TCA循環(huán)的調(diào)節(jié)檸檬酸合成酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶系第102頁,共154頁，2024年2月25日，星期天103又稱磷酸己糖旁路、HMS途徑（HexoseMonophosphateshunt）特點：在細(xì)胞漿中進(jìn)行EMP途徑和TCA循環(huán)是糖分解代謝的主要途徑，HMS旁路是糖有氧分解的重要旁路之一（動物體中約有30%G經(jīng)此途徑分解）三、磷酸戊糖途徑第103頁,共154頁，2024年2月25日，星期天104

（一）

磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖磷酸戊糖異構(gòu)化第一階段第二階段糖分子間的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)：第三階段第104頁,共154頁，2024年2月25日，星期天1051.磷酸戊糖的生成——第一階段1）6-磷酸葡萄糖氧化成6-磷酸葡萄糖酸限速酶：6-磷酸葡萄糖脫氫酶輔酶：NADP+不可逆6-磷酸葡萄糖脫氫酶內(nèi)酯酶第105頁,共154頁，2024年2月25日，星期天1062）6-磷酸葡萄糖酸生成5-磷酸核酮糖輔酶：NADP+脫氫脫羧

第106頁,共154頁，2024年2月25日，星期天1072.磷酸戊糖的異構(gòu)化——第二階段磷酸戊糖異構(gòu)酶磷酸核酮糖差向異構(gòu)酶5-磷酸核酮糖5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖第107頁,共154頁，2024年2月25日，星期天1083.基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)——第三階段1）5-磷酸木酮糖、5-磷酸核糖進(jìn)行轉(zhuǎn)酮基反應(yīng)第108頁,共154頁，2024年2月25日，星期天1092）7-磷酸景天庚酮糖和3-磷酸甘油醛進(jìn)行轉(zhuǎn)醛醇基反應(yīng)第109頁,共154頁，2024年2月25日，星期天1103）5-磷酸木酮糖和4-磷酸赤蘚糖進(jìn)行轉(zhuǎn)酮基反應(yīng)第110頁,共154頁，2024年2月25日，星期天111基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)第111頁,共154頁，2024年2月25日，星期天112a.2分子3-磷酸甘油醛生成6-磷酸果糖3-磷酸甘油醛+3-磷酸甘油醛磷酸丙糖異構(gòu)酶醛縮酶1，6-二磷酸果糖H2OPi6-磷酸果糖二磷酸果糖磷酸酶b.6-磷酸果糖異構(gòu)化生成6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸己糖異構(gòu)化酶6-磷酸葡萄糖第112頁,共154頁，2024年2月25日，星期天113磷酸戊糖途徑的非氧化分子重排階段

H2OPi6

5-磷酸核酮糖25-磷酸核糖25-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛2

7-磷酸景天庚酮糖2

4-磷酸赤蘚丁糖26-磷酸果糖2

5-磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖16-磷酸果糖轉(zhuǎn)醛酶異構(gòu)酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶醛縮酶第113頁,共154頁，2024年2月25日，星期天114磷酸戊糖途徑的總反應(yīng)式6葡萄糖-6-磷酸+7H2O+12NADP+6CO2+5葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+12H++Pi第114頁,共154頁，2024年2月25日，星期天115(二）磷酸戊糖途徑的生理意義①

生成5-磷酸核糖，它是核糖核酸衍生物如ATP，RNA及DNA等合成必不可少的，并聯(lián)系戊糖與己糖代謝.②生成NADPH，是體內(nèi)多種物質(zhì)生物合成的供氫體。NADPH對維持紅細(xì)胞的正常功能及血紅蛋白處于還原狀態(tài)，保護(hù)巰基酶及蛋白質(zhì)起到極其重要的作用。③提供能量，該途徑雖非體內(nèi)獲取能量的主要途徑，必要時可經(jīng)呼吸鏈生成ATP，每分子G-6-P經(jīng)HMS途徑代謝可產(chǎn)36分子ATP第115頁,共154頁，2024年2月25日，星期天116

第四節(jié)糖原的合成與分解第116頁,共154頁，2024年2月25日，星期天117動物體內(nèi)的糖類大部分轉(zhuǎn)變成脂肪后儲存于脂肪組織內(nèi)，只有一小部分以糖原形式儲存肝糖原70-100g變動較大糖原→G

糖原運(yùn)到各組織利用

肌糖原180-300g供肌肉收縮的需要糖原的生物學(xué)意義：儲存能量，維持正常血糖水平糖原以顆粒狀存在于細(xì)胞漿中(10-40nm)，大顆粒含約12萬個葡萄糖，機(jī)體儲存的糖原作為能量大約可供機(jī)體12小時的需要。第117頁,共154頁，2024年2月25日，星期天118一、糖原的合成——由G合成糖原（5步）1.6-磷酸葡萄糖的生成己糖激酶不可逆反應(yīng)消耗1分子ATP第118頁,共154頁，2024年2月25日，星期天1192.1-磷酸葡萄糖的生成第119頁,共154頁，2024年2月25日，星期天1203.尿苷二磷酸葡萄糖的生成(葡萄糖的活化)1-磷酸葡萄糖十UTPUDP-葡萄糖十PPi

UDPG焦磷酸化酶

（焦磷酸）（UDPG）第120頁,共154頁，2024年2月25日，星期天121糖核苷二磷酸（UDPG、ADPG、GDPG等）

糖核苷二磷酸在不同聚糖形成時，提供糖基和能量。植物細(xì)胞中蔗糖合成時需UDPG，淀粉合成時需ADPG，纖維素合成時需GDPG和UDPG；動物細(xì)胞中糖元合成時需UDPG。第121頁,共154頁，2024年2月25日，星期天1224.1,4-糖苷鍵葡萄糖聚合物的生成糖原合酶是限速酶不可逆反應(yīng)形成1，4糖苷鍵第122頁,共154頁，2024年2月25日，星期天1235.糖原的生成第123頁,共154頁，2024年2月25日，星期天124糖原分支酶α-1，6-糖苷鍵糖原合酶α-1，4-糖苷鍵

多分支可以增強(qiáng)糖原的水溶性，而且可以增加糖原分解時磷酸化酶的作用位點第124頁,共154頁，2024年2月25日，星期天125UDP+ATP二磷酸核苷激酶Mg

2

+UTP+ADP每加上1個G，消耗2個ATPATP的消耗第125頁,共154頁，2024年2月25日，星期天126二、糖原的分解-糖原分解為G的過程(共3步)

磷酸化酶

變位酶

糖原+nPin1-P葡萄糖n6-P葡萄糖

G-6-P

磷酸酶

(只存在肝中)

葡萄糖

肝是生成血糖的主要部位

腦和骨骼肌無G-6-P磷酸酶，GP不透過細(xì)胞，所以這些組織能保持G-6-P不外流，以備活動需要。第126頁,共154頁，2024年2月25日，星期天1271.儲存能量：人體內(nèi)糖原所提供能量維持24hr（脂肪所提供能量維持：10天-2個月）三、糖原合成與分解的生理意義2.維持血糖濃度第127頁,共154頁，2024年2月25日，星期天128

第五節(jié)糖異生

非糖物質(zhì)（乳酸、丙酮酸、生糖氨基酸、甘油）轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃?。主要是在肝中進(jìn)行，腎中糖異生作用弱，嚴(yán)重饑餓時腎糖異生作用加強(qiáng)。第128頁,共154頁，2024年2月25日，星期天129一、糖異生主要途徑和關(guān)鍵反應(yīng)

非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖代謝的中間產(chǎn)物后，在相應(yīng)的酶催化下,繞過糖酵解途徑的三個不可逆反應(yīng),利用糖酵解途徑其它酶生成葡萄糖的途徑稱為糖異生。

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2

磷酸烯醇丙酮酸2

丙酮酸葡萄糖

己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖磷酸酯酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶6-磷酸葡萄糖2

草酰乙酸PEP羧激酶第129頁,共154頁，2024年2月25日，星期天130糖異生的三種主要原料：乳酸（→丙酮酸），甘油（→磷酸甘油→磷酸二羥丙酮）和生糖AA（TCA,EMP的中間代謝物）糖異生的部位：哺乳動物的肝中糖異生作用與糖酵解的關(guān)系糖異生的途徑:基本上是糖酵解的逆過程，因EMP途徑中大多催化反應(yīng)是可逆的，只有三處激酶催化反應(yīng)是不可逆的第130頁,共154頁，2024年2月25日，星期天131（一）丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖徇@一逆過程需要肝細(xì)胞漿和線粒體酶的協(xié)同作用來完成，稱之為丙酮酸羧化支路.G糖酵解糖異生ADP

ATP丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶蘋果酸穿羧GTPGDPCO2烯醇式丙酮酸羧激酶（線粒體內(nèi)）ADPATPCO2生物素（線粒體外）第131頁,共154頁，2024年2月25日，星期天132

三羧酸循環(huán)中的蘋果酸-天冬氨酸穿梭，草酰乙酸要轉(zhuǎn)化為蘋果酸和天冬氨酸，才能進(jìn)出線粒體。草酰乙酸不能通過線粒體內(nèi)膜輔基:生物素，起羧基中間載體作用第132頁,共154頁，2024年2月25日，星期天133F-6-P1,6-FDPATPADPPiH2O

FDP磷酸酶F-6-P激酶（二）1，6-二磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖第133頁,共154頁，2024年2月25日，星期天134（三）6－磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x葡萄糖134GG-6-PATPADPPiH2O

G-6-磷酸酶己糖激酶底物循環(huán):由不同酶催化的單向反應(yīng)使兩個底物互變的循環(huán)，稱為底物循環(huán)。6－磷酸葡萄糖磷酸酶，只存在于肝中第134頁,共154頁，2024年2月25日，星期天135總方程式:2分子丙酮酸在肝合成1分子葡萄糖需要耗能4分子ATP和2分子GTP。2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++6H2O葡萄糖+2NAD++4ADP+2GDP+6H3PO4第135頁,共154頁，2024年2月25日，星期天136二、糖異生作用的生理意義①保證在饑餓情況下血糖濃度相對恒定②當(dāng)肌肉激烈運(yùn)動時產(chǎn)生大量乳酸→肝→G或糖原，補(bǔ)充血糖或重新合成肌糖原被儲存，乳酸－葡萄糖的循環(huán)過程稱為Cori循環(huán)，防止酸中毒③協(xié)助AA代謝第136頁,共154頁，2024年2月25日，星期天137可立氏循環(huán)-Cori循環(huán)

肝肌肉葡萄糖葡萄糖

葡萄糖異生糖酵解丙酮酸丙酮酸乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶乳酸乳酸NADH+H+NADH+H+NAD+NAD+第137頁,共154頁，2024年2月25日，星期天138

第六節(jié)血糖血糖:血液中的葡萄糖正常人空腹時血糖濃度是相當(dāng)恒定的，維持在3.89-6.11mmol/L第138頁,共154頁，2024年2月25日，星期天139一、血糖的來源和去路1.食物中的糖主要來源食物中的糖消化吸收腸肝糖原血液循環(huán)血糖2.肝糖原的分解3.肝中糖異生作用（一）來源第139頁,共154頁，2024年2月25日，星期天1401.氧化分解供能最主要去路2.合成糖原3.轉(zhuǎn)化成非糖物質(zhì)4.隨尿排出不正常出路腎糖閾:腎小管對糖的最大重吸收能力。血糖8.89mM（160mg/100ml)即為腎糖閾值（二）去路第140頁,共1